JP2632132B2 - マグネットポンプにおけるリアスラスト軸受の構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、対向配置した駆動マグ
ネットと従動マグネットとのマグネットカップリングに
よりポンプ室内のインペラを回転駆動してポンプ動作を
遂行するマグネットポンプに係り、インペラを含む従動
回転体部分に係るスラストを支えるフロント側及びリア
側のスラスト軸受の内、特にリアスラスト軸受の改良に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のマグネットポンプは、例えば図
３に示す構造のものが知られている。すなわち、図３に
示す公知のマグネットポンプ１は、内部にポンプ室２を
区画するとともに軸線Ｘ−Ｘで示す軸方向に沿う吸込口
３と周方向に沿う吐出口４とを備えたフロントケーシン
グ５と、該ポンプ室２内に回転自在に配置されフロント
側（図において右側）が吸込口３に対向するインペラ６
と、該フロントケーシング５と共働してポンプ室２を流
体密に囲う有底筒状のリアケーシングと、該リアケーシ
ング７の外に配置されるとともに駆動マグネット８を環
状に備え、ポンプ本体９内に配置された駆動モータ（図
示せず）より回転駆動力を得る駆動回転体１０と、前記
リアケーシング７内に配置されるとともに該リアケーシ
ングを介して前記駆動マグネット８とマグネットカップ
リングをなすように対向する従動マグネット１１を環状
に備え前記インペラと一体回転可能な従動回転体１２
と、リアケーシング７の底部７ａに該底部より一体に突
設したボス１３を介して基端部が固定されるとともに片
持ばりの態様で軸方向に突出し該突出部１４ａ上に前記
従動回転体１２をスリーブ状軸受１５を介して回転自在
に支持するスピンドル１４とを備えてなる構成となって
いる。

【０００３】上記公知のマグネットポンプ１において、
駆動回転体１０の回転に追従して従動回転体１２が回転
駆動され、これによってインペラ６が回転してポンプ給
送流体が吸込口３より矢印で示すようにポンプ室２内に
流入し、吐出口４より矢印で示すように送り出される。
このポンプ動作中、ポンプ室２内の流体の一部は、循環
流としてリアケーシング７の内奥部にも回り込み、該従
動回転体１２と一体に設けられたスリーブ状軸受１５と
スピンドル１４との間の摺動部１５ａに破線の矢印で示
すように該軸受１５の後端側より流入して前端側へ抜け
てインペラ６の中央部に設けた連通孔１６を通って循環
し、摺動部１５ａの摩擦による発熱を抑える冷却作用な
らびに潤滑作用を果すようになっている。該摺動部１５
ａには螺旋状あるいはスプライン状の流通溝が形成され
ている。

【０００４】ポンプ作動中、インペラ６の吸込口３に対
向したフロント側が負圧になる関係上、インペラ６とと
もに従動回転体１２の従動回転部分は、通常吸込口３の
方向、すなわちフロント方向にスラストを受けるため、
これを支えるリング状フロントスラスト軸受１７がフロ
ントケーシング５に設けられ、該フロントスラスト軸受
１７に対しインペラ６側に設けたマウスリング１８が摺
接する構成となっている。又、該従動回転部分には吸込
口３と反対の方向、すなわちリア方向にスラストが作用
することがある。それは、ポンプ空運転やエア巻込み等
による異常運転が発生した際に従動回転部分がスラスト
方向に振動しながら回転するためである。従って、リア
方向のスラストを支えるリアスラスト軸受１９がスピン
ドル１４の回りにおいてボス１３上に設けられ、リア方
向のスラスト発生時に該リアスラスト軸受１８に対して
スリーブ状軸受１５の後端縁を摺接させる構成となって
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したようにポンプ
の空運転やエア巻込み等の異常運転発生時にリアスラス
ト軸受に対してスリーブ状軸受の後端縁が摺接する状態
となるが、この摺接部分で発生する摩擦熱が問題となる
のであった。すなわち、リアスラスト軸受はフロントス
ラスト軸受と異なりリアケーシングの内奥部に設けられ
ているため、摩擦熱の放熱が悪く、昇温した場合に軸受
部分の焼き付きを生じさせ、特にリアケーシング等の周
囲部材に合成樹脂の成型品を用いたものでは溶融による
部材の破損を招くといった熱による悪影響が問題であっ
た。又、スリーブ状軸受の後端縁はリアスラスト軸受と
摺接した状態となると、スピンドルとの間の摺動部に入
る循環流の発熱及び循環不良が発生し、一層事態を悪化
させる問題があった。

【０００６】上記問題改善のために、リアスラスト軸受
等の摺動部周囲に耐熱材を採用し断熱を図る構造も提案
されている。しかし、この場合には、断熱構造とするた
めのコストアップが避けられず、又断熱材により熱が周
囲に分散しないために、短時間の空運転であっても摺動
部が急激に昇温し、直後の呼水により、いわゆるヒート
ショックを発生し易いといった問題があった。

【０００７】従って、本発明は上記従来の諸問題に鑑み
なされたもので、その目的はポンプの空運転等の異常運
転の発生した場合にも、摺動部の摩擦熱の発生を極力抑
制でき、摺動部周囲を断熱構造とする必要がなく、リア
ケーシング等の周囲部材に樹脂成型品を心配なく用い
得、ポンプ全体の耐久性の向上ならびにコストダウンを
図り得るマグネットポンプにおけるリアスラスト軸受の
構造を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記本発明の目的達成の
ために、本発明においては、水平方向ないし横方向に延
出した軸線を有するポンプ本体と、該ポンプ本体に取付
けられるとともに内部にポンプ室を区画し、該軸線の軸
方向に沿う吸込口と周方向に沿う吐出口及びフロントス
ラスト軸受とを備えたフロントケーシングと、該ポンプ
室内に回転自在に配置されフロント側が前記吸込口に対
向するインペラと、該フロントケーシングと共働してポ
ンプ室を流体密に囲う有底筒状のリアケーシングと、該
リアケーシング外に環状に配置されるとともに駆動マグ
ネットを有する駆動回転体と、前記リアケーシング内に
環状に配置されるとともに該リアケーシングを介して前
記駆動マグネットとマグネットカップリングをなすよう
に半径方向に対向する従動マグネットを有し前記インペ
ラと一体回転可能な従動回転体と、前記リアケーシング
の底部に固定されるとともに片持ばりの態様で軸方向に
突出し該突出部に前記従動回転体を回転自在に、かつ軸
方向移動自在に支持するスピンドルとを備え、ポンプの
定常運転時は前記回転体を前記フロントスラスト軸受に
対して摺動回転可能としてなるマグネットポンプを前提
として、前記スピンドルの軸端面に対向して軸方向に沿
ってリアスラスト軸受部材を該スピンドルの軸端面に摺
接可能に配置し、該リアスラスト軸受部材を支持する支
持部を前記インペラのリア側又は従動回転体のフロント
側に設け、前記吸込口よりポンプ室に流入した液体の一
部を循環流として前記リアケーシングの内奥部より前記
スピンドルと従動回転体との間を通って該スピンドルの
軸端面側に流出させ、前記リアスラスト軸受部材に及ぼ
すとともに該インペラに形成した連通孔を介して該イン
ペラのフロント側へ循環させ、ポンプの空運転あるいは
エア巻込み等のポンプの異常運転時に前記リアスラスト
軸受部材を該スピンドルの軸端面に摺接可能とした構成
のリアスラスト軸受の構造を提案するものである。

【０００９】更に、本発明によれば、相互に摺接可能な
前記スピンドルの軸端面とリアスラスト軸受部材のいず
れか一方の摺接部を球面状に形成してなる構成のリアス
ラスト軸受の構造も提案するものである。

【００１０】

【作用】上記本発明によるリアスラスト軸受によれば、
リアスラスト軸受部材がスピンドルの軸端面に対して摺
接可能に配置され、該リアスラスト軸受部材を支持する
支持部をインペラの背面側、すなわちリア側又は従動回
転体のフロント側に設けられる。従って、ポンプの異常
運転等により従動回転体とインペラの従動回転部分がス
ラスト方向に揺動し、リア方向に移動した際には、該リ
アスラスト軸受部材が固定状態にあるスピンドルの軸端
面に接触し摺接する状態となる。該リアスラスト軸受部
材は、リアケーシングの内奥部とは異なりインペラの近
傍において背後のリア側に配置されているため、熱の分
散がし易く、又、インペラのケーシング内攪拌による冷
却効果を受け易いため、該リアスラスト軸受部材とスピ
ンドルの軸端面との摺動時の発生熱が良好に放熱され、
該スラスト軸受部材を含む摺動部分の昇温が抑えられ
る。又、スピンドルとスリーブ状軸受との間を通る循環
流の流路は遮断されることがないので、該スピンドルま
わりの良好な冷却作用ならびに潤滑作用が維持されると
ともに該循環流がリアスラスト軸受部分にも及ぼされ、
一層良好な放熱がなされる。

【００１１】更に、スピンドルの軸端面とリアスラスト
軸受部材のいずれか一方の摺接部を球面状とする構成で
は、摺接面積がわずかとなり、その発熱を非常に小さく
抑えることが可能である。

【００１２】

【実施例】以下、図１及び図２を参照して本発明に係る
リアスラスト軸受の構造を具体化したマグネットポンプ
の実施例を以下説明する。図１に示すマグネットポンプ
２０において、２１は内部に駆動モータ（図示せず）を
内蔵したポンプ本体、２２は該ポンプ本体に取付けられ
内部にポンプ室２３を区画するとともに図で明らかなご
とく水平方向ないし横方向に延出した軸線Ｘ−Ｘで示す
軸方向に沿う吸込口２４と周方向に沿う吐出口２５とを
備えたフロントケーシング、２６は該ポンプ室２３内に
回転自在に配置されフロント側（図において右側）が吸
込口２４に対向するインペラ、２７はフロントケーシン
グ２２に設けられインペラ２６上に設けられたマウスリ
ング２８を摺接させるリング状のフロントスラスト軸
受、２９はポンプ本体２１に組み付けられ該フロントケ
ーシング２２と共働してポンプ室２３を流体密に囲う有
底筒状のリアケーシング、３０はリアケーシングの２９
の外に配置されるとともに駆動マグネット３１を環状に
備えポンプ本体２１内の駆動モータより回転駆動力を得
る駆動回転体、３２はリアケーシング２９内に配置され
るとともに該リアケーシングを介して駆動マグネット３
１とマグネットカップリングをなすように図で明らかな
ごとく半径方向に対向する従動マグネット３３を環状に
備え前記インペラ２６を一体回転状態に組付固定した従
動回転体、３４はリアケーシング２９の底部２９ａに該
底部より一体に突設したボス３５によって固定されると
ともに片持ばりの態様で軸方向に突出したスピンドルで
ある。すなわち、このマグネットポンプはポンプ本体の
軸線Ｘ−Ｘが水平方向ないし横方向に沿った、いわゆる
横置型の構造である。

【００１３】スピンドル３４の突出部３４ａ上には、ス
リーブ状軸受３６を介して従動回転体３２が回転自在に
かつ軸方向に移動自在に支持されている。該軸受３６は
従動回転体３２に固着されているとともにスピンドル３
４との摺動部３６ａには螺旋状ないしスプライン状の流
通溝が形成されており、ポンプ作動中、ポンプ室２３に
流入したポンプ給送流体の一部は循環流としてリアケー
シング２９の内奥部に回り込むとともに破線の矢印で示
すように該軸受３６の後端縁より該摺動部３６ａに入り
冷却作用ならびに潤滑作用を果たす。

【００１４】ポンプ作動開始において、まず駆動モータ
の通電により駆動回転体３０が回転し、これに追従して
従動回転体３２がスピンドル３４上でインペラ２６と一
体に回転する。これによってポンプ給送流体が矢印で示
すように吸込口２４よりポンプ室２３内に流入するとと
もに吐出口２５を介して図示しない供給部位へと送り出
される。

【００１５】以上説明したマグネットポンプの構成部分
は、図３で説明した従来構造のものと同様である。な
お、各部材の使用材質としては、インペラ２６，リアケ
ーシング２９及び従動回転体３２は合成樹脂の成型品で
製作される。又、スリーブ状軸受３６，フロントスラス
ト軸受２７，マウスリング２８及びスピンドル３５は耐
食性、硬度等に優れたセラミック材料により製作される
のが望ましい。

【００１６】図１に示すマグネットポンプの実施例につ
いて本発明の特徴とするリアスラスト軸受の構造部分に
つき以下説明する。すなわち、インペラ２６が吸込口２
４に対向する前面側ないしフロント側とは反対の背面側
ないしリア側において該インペラ２６の背面中央部にボ
ス状の支持部４０を一体に設け、ここにリアスラスト軸
受部材４１を取付けて軸線Ｘ−Ｘに沿って突出するよう
に支持させ、該支持部４０より露出したリアスラスト軸
受部材４１の摺接部４１ａを図示のように先細りの形状
として、その先端部を球面状に形成し、これをスピンド
ル３４の平坦な軸端面４２に対向させる構成である。
又、ポンプ給送流体を循環させる連通孔４３は、インペ
ラ２６の中央部にリアスラスト軸受部材４１を配置する
関係上、中央部を外れた両側に貫通形成した構成であ
る。

【００１７】上記構成において、ポンプの定常運転の間
は、従動回転体３２はインペラ２６とともにフロント方
向のスラストを受けるためにスピンドル３４上でフロン
ト向に移動してフロントスラスト軸受２７にマウスリン
グ２８が接触して摺動回転を行う。この間、リアスラス
ト軸受部材４１はスピンドルの軸端面４２とは非接触状
態にあるが、ポンプの空運転あるいはエア巻き込み等に
よって従動回転部分は軸方向に振動を生じリア方向のス
ラストを受けた場合には、スピンドル３４上でリア方向
に移動して該リアスラスト軸受部材４１の摺動部４１ａ
がスピンドルの軸端面４２に接触し、これによってリア
方向のスラストが受け止められる。この接触状態で従動
回転部分が回転を継続することにより摺動部４１ａで摩
擦熱が発生するが、摩擦熱の発生部位が従来構造のよう
なリアケーシングの内奥部でなくインペラ２６の近傍に
おいてその直後のリアケーシング側にあるため、インペ
ラ２６のケーシング内攪拌による冷却効果を受け易く、
該摩擦熱も良好に放熱され、摺動部周囲の昇温が抑制さ
れる。

【００１８】又、リアスラスト軸受部材４１の摺動部４
１ａを球面形状とすることによりスピンドルの軸端面４
２との摺接面積がわずかとなり、その部位における発熱
を一層抑制できる。

【００１９】更に、スリーブ状軸受３６の後端縁とボス
３５との間には従来構造のようなリアスラスト軸受が設
けられず、リアスラスト軸受部材４１がスピンドルの軸
端面４２に接触した状態にあっても常にこの間隙が維持
されるため、破線の矢印で示すように、リアケーシング
２９の内奥部に回り込んだ流体は、循環流として該軸受
３６の後端縁より摺動部３６ａ中を流れ前端縁より出て
インペラ２６に形成した連通孔４３を通して循環する。
従って、スリーブ状軸受３６とスピンドル３４との間の
冷却作用ならびに潤滑作用も常に良好な状態に保たれ、
焼き付きや部品破損等の恐れも解消される。又、該循環
流が常にリアスラスト軸受部材４１の周囲に及ぼされる
ため、これにより一層、放熱が促進される。

【００２０】図２には図１の実施例で示したリアスラス
ト軸受の変形構造を示してある。これを図１と対応する
部分に同一の参照番号を伏して説明すると、この変形構
造では、リアスラスト軸受部材４１を支持する支持部を
インペラ２６上に設ける構成に代えて、従動回転体３２
の一部をなすとともにフロント側を構成する中間部材４
４上に設ける構成としたものである。すなわち、該中間
部材４４を有底筒状に形成してスリーブ状軸受３６の外
周部に固定し、その底部４４ａをスピンドル３５の軸端
面４２とインペラ２６のリア側との間に位置させ、この
底部４４ａを支持部として、ここにリアスラスト軸受部
材４１を取付固定させたものである。

【００２１】上記変形構造においては、リアスラスト軸
受部材４１の摺動部４１ａを平坦面形状とし、これに対
しスピンドル３４の軸端面４２に球面形状の摺動部４２
ａを形成してあるが、このように球面形状の摺動部を相
互に摺動するいずれか一方に設けることにより上述した
効果が得られる。但し、相互の摺動部分がともに平坦面
のものでも従来にない実質的効果が得られるものであ
り、摺動部を球面形状としたものに限定されるものでは
ない。

【００２２】又、中間部材４４の底部４４ａには連通孔
４５が形成され、インペラ２６の中央部に形成した連通
孔４３と連通し、スリーブ状軸受３６の摺動部３６ａを
経て流れ出た循環流を破線で示すように循環させ、これ
によってリアスラスト軸受部材４１のところで発生する
摺動摩擦熱が一層良好に放熱される。

【００２３】以上、本発明の実施例ならびに変形構造を
説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、本発明に係るマグネット
ポンプは、ポンプの定常運転時には、従動回転体がフロ
ントスラスト軸受によって受け止められて摺動何転する
構成を前提とし、特に本発明では、リアスラスト軸受を
従来構造のようなリアケーシングの内奥部に設ける構成
に代えてインペラのリア側又は従動回転体のフロント側
に配置し、ポンプの空運転あるいはエア巻き込み等のポ
ンプの異常運転時にリアスラスト軸受部材をスピンドル
の軸端面に摺動させる構成としたので、摺動部の発熱が
良好に放熱される。特にインペラのケーシング内での撹
拌による冷却作用が及ぶために、より良好な放熱がなさ
れ摺動部周囲の昇温による部材破損等に不具合が解消さ
れ、又、スリーブ状軸受とスピンドルとの間の循環流の
流路は遮断されることがないので、常に安定した冷却作
用ならびに潤滑作用が得られるとともに該循環流が常に
リアスラスト軸受部分に及ぼされるので、一層良好な放
熱がなされ、断熱構造等の特別の措置を採る必要がな
く、リアケーシング等の周囲部材に合成樹脂の成型品を
用い得、耐久性に富みコストダウンが容易なマグネット
ポンプを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るリアスラスト軸受の構造を具体化
したマグネットポンプの実施例の要部破断全体図であ
る。

【図２】本発明に係るリアスラスト軸受の変形構造を示
すマグネットポンプの要部拡大断面図である。

【図３】従来構造に係るリアスラスト軸受を備えたマグ
ネットポンプの要部断面図である。

【符号の説明】

２０ マグネットポンプ ２６ インペラ ２９ リアケーシング ３２ 従動回転体 ３４ スピンドル ４０ 支持部 ４１ リアスラスト軸受部材 ４２ スピンドルの軸端面 ４４ 中間部材 ４４ａ 底部（支持部）

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水平方向ないし横方向に延出した軸線（Ｘ
   −Ｘ）を有するポンプ本体（２１）と、該ポンプ本体に
   取付けられるとともに内部にポンプ室（２３）を区画
   し、該軸線の軸方向に沿う吸込口（２４）と周方向に沿
   う吐出口（２５）及びフロントスラスト軸受（２７）と
   を備えたフロントケーシング（２２）と、該ポンプ室内
   に回転自在に配置されフロント側が前記吸込口に対向す
   るインペラ（２６）と、該フロントケーシングと共働し
   てポンプ室を流体密に囲う有底筒状のリアケーシング
   （２９）と、該リアケーシング外に環状に配置されると
   ともに駆動マグネット（３１）を有する駆動回転体（３
   ０）と、前記リアケーシング内に環状に配置されるとと
   もに該リアケーシングを介して前記駆動マグネットとマ
   グネットカップリングをなすように半径方向に対向する
   従動マグネット（３３）を有し前記インペラと一体回転
   可能な従動回転体（３２）と、前記リアケーシングの底
   部（２９ａ）に固定されるとともに片持ばりの態様で軸
   方向に突出し該突出部（３４ａ）に前記従動回転体を回
   転自在にかつ軸方向に移動自在に支持するスピンドル
   （３４）とを備え、ポンプの定常運転時は前記従動回転
   体（３２）を前記フロントスラスト軸受（２７）に対し
   て摺動回転可能としてなるマグネットポンプにおいて、
   前記スピンドルの軸端面（４２）に対向して軸方向に沿
   ってリアスラスト軸受け部材（４１）を配置し、該リア
   スラスト軸受部材を支持する支持部（４０，４４ａ）を
   前記インペラ（２６）のリア側又は従動回転体（３２）
   のフロント側に設け、前記吸込口（２４）よりポンプ室
   （２３）に流入した液体の一部を循環流として前記リア
   ケーシング（２９）の内奥部より前記スピンドル（３
   ４）と従動回転体（３２）との間を通って該スピンドル
   の軸端面（４２）側に流出させ、前記リアスラスト軸受
   部材（４１）に及ぼすとともに該インペラ（２６）に形
   成した連通孔（４３）を介して該インペラのフロント側
   へ循環させ、ポンプの空運転あるいはエア巻込み等のポ
   ンプの異常運転時に前記リアスラスト軸受部材（４１）
   を該スピンドルの軸端面（４２）に摺接可能としたこと
   を特徴とするマグネットポンプにおけるリアスラスト軸
   受の構造。
2. 【請求項２】相互に摺接可能な前記スピンドル（２６）
   の軸端面（４２）とリアスラスト軸受部材（４１）のい
   ずれか一方の摺接部（４１ａ，４２ａ）を球面状に形成
   してなる請求項１に記載のマグネットポンプにおけるリ
   アスラスト軸受の構造。